工程陶瓷脆性域旋转超声磨削加工切削力的研究.pdfVIP

第３５卷第８期 哈　 尔　 滨　 工　 程　 大　 学　 学　 报 Ｖｏｌ．３５ №．８ ２０１４年８月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈａｒｂｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ａｕｇ． ２０１４ 工程陶瓷脆性域旋转超声磨削加工切削力研究 １ １ １ １，２ 魏士亮 ，赵鸿 ，薛开 ，荆君涛 （１． 哈尔滨工程大学机电工程学院，黑龙江哈尔滨 １５０００１；２． 航天科工哈尔滨风华有限公司，黑龙江哈尔滨 １５４００１） 摘　 要：为了解决由于工艺参数取值范围和实验次数有限而造成的实验结果局限性，对工程陶瓷脆性域旋转超声磨削加 工切削力进行了研究。 在旋转超声磨削加工机理研究基础上，结合弹塑性力学和压痕断裂力学，采用动量定理和动能定 理，推导了单个金刚石端面加工和侧面加工切削力计算公式，并建立了工程陶瓷脆性域旋转超声磨削加工切削力数学模 型。 最后通过实验对切削力数学模型进行验证，结果表明：切削力模型计算值与实验值误差低于８％，可满足工程应用， 为工艺参数优化提供了依据。 关键词：工程陶瓷；脆性域；旋转超声磨削加工；切削力；数学模型 ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１００６⁃７０４３．２０１３０６０３０ 网络出版地址：ｈｔｔｐ：／ ／ ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ ｋｃｍｓ／ ｄｏｉ／ １０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１００６⁃７０４３．２０１３０６０３０．ｈｔｍｌ 中图分类号：ＴＨ１６　 文献标志码：Ａ　 文章编号：１００６⁃７０４３（２０１４）０８⁃０９７６⁃０６ Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｕｔｔｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ｏｆ ｒｏｔａｒｙ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｂｒｉｔｔｌｅ ｒｅｇｉｍｅ ｆｏｒ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｃｅｒａｍｉｃｓ １ １ １ １，２ ＷＥＩ Ｓｈｉｌｉａｎｇ ，ＺＨＡＯ Ｈｏｎｇ ，ＸＵＥ Ｋａｉ ，ＪＩＮＧＪｕｎｔａｏ （１． Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈａｒｂｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ １５０００１，Ｃｈｉｎａ；２． Ｃｈｉｎａ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｃｏｒｐ Ｈａｒｂｉｎ Ｆｅｎｇｈｕａ ＣＯ．Ｌｔｄ，Ｈａｒｂｉｎ １５４００１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｕｔｔｉｎｇｆｏｒｃｅ ｏｆ ｒｏｔａｒｙ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ （ＲＵＧＭ）ｆｏｒ ｅｎ⁃ ｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｃｅｒａｍｉｃｓｉｎａｂｒｉｔｔｌｅｒｅｇｉｍｅｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｆｏｒｔｈｅｐｕｒｐｏｓｅｏｆ ｓｏｌｖｉｎｇｔｈｅｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅ⁃ ｓｕｌｔｓ ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｌｉｍｉｔｅｄ ｒａｎｇｅ ｏｆ ｐｒｏｃｅｓｓ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ＲＵＧＭ，ｔｈｅ ｆｏｒｍｕｌａ ｏｆ ｔｈｅ ｃｕｔｔｉｎｇｆｏｒｃｅ ｃａｕｓｅｄｂｙ ｔｈｅｂｏｔｔｏｍ ａｎｄ ｓｉｄｅ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｏｆ ａ ｓｉｎｇｌｅ ｄｉａｍｏｎｄ ｉｎｔｈｅｂｒｉｔｔｌｅ ｒｅｇｉｍｅ ｗａｓｄｅｄｕｃｅｄｂｙｔｈｅｔｈｅｏｒｅｍｏｆｌｉｎｅａｒｍｏｍｅｎｔｕｍａｎｄｋｉｎｅｔｉｃｅｎｅｒｇｙ，ａｎｄｗａｓｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ ｅｌａｓｔｉｃ⁃ｐｌａｓｔｉｃ ｍｅｃｈａｎｉｃｓ． Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ， ｔｈｅ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｈｅ ｃｕｔｔ